原创 LED知识大全

 一、LED历史
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,1962年,通用电气 公司的尼 克何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料, 置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装,所以能起到保护内部芯 线的作用,所以LED的抗震性能好。 最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信 号灯和大面积显 示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯 为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯 作为光源,它产生2000流明的白 光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds 公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。 汽车 信号灯也是LED光源应用的重要领域。
二、LED 芯片的原理
LED(LightEmittingDiode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架 上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成, 一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电 子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用 于这个晶片的时候,电子 就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的 形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的 材料决定的。
三、LED芯片的分类
1.MB芯片定义与特点
定义：MetalBonding(金属粘着)芯片;该芯片属于UEC的专利产品。
特点：
(1)采用高散热系数的材料---Si作为衬底,散热容易。
ThermalConductivity GaAs:46W/m-K GaP:77W/m-K
Si:125～150W/m-K
Cupper:300~400W/m-k
SiC:490W/m-K
(2)通过金属层来接合(waferbonding)磊晶层和衬底,同时反射光子,避免衬底的吸收。
(3)导电的Si衬底取代GaAs衬底,具备良好的热传导能力(导热系数相差3~4倍),更适 应于高驱动电流领域。
(4)底部金属反射层,有利于光度的提升及散热。
(5)尺寸可加大,应用于Highpower领域,eg:42milMB。
2.GB 芯片定义和特点
定义：GlueBonding(粘着结合)芯片;该芯片属于UEC的专利产品。
特点：
(1)透明的蓝宝石衬底取代吸光的GaAs衬底,其出光功率是传统AS(Absorbable structure) 芯片的2倍以上,蓝宝石衬底类似TS芯片的GaP衬底。
(2)芯片四面发光,具有出色的Pattern图。
(3)亮度方面,其整体亮度已超过TS芯片的水平(8.6mil)。
(4)双电极结构,其耐高电流方面要稍差于TS单电极芯片。
3.TS芯片定义和特点
定义：transparentstructure(透明衬底)芯片,该芯片属于HP的专利产品。
特点:
(1)芯片工艺制作复杂,远高于ASLED。
(2)信赖性卓越。
(3)透明的GaP衬底,不吸收光,亮度高。
(4)应用广泛。
4.AS芯片定义与特点
定义：Absorbablestructure(吸收衬底)芯片;
经过近四十年的发展努力,台湾LED光电业界对于该类型芯片的研发、生产、销售 处于成熟的阶段,各大公司在此方面的研发水平基本处于同一水平,差距不大。大陆芯片制造业起步较晚,其亮度及可靠度与台湾业界还有一定的差距,在这里我们所谈的AS芯片,特指UEC的AS芯片,eg:712SOL-VR,709SOL-VR, 712SYM-VR,709SYM-VR等。
特点：
(1)四元芯片,采用MOVPE工艺制备,亮度相对于常规芯片要亮。
(2)信赖性优良。
(3)应用广泛。
四、发光二极管芯片材料磊晶种类
1.LPE：LiquidPhaseEpitaxy(液相磊晶法)GaP/GaP
2.VPE：VaporPhaseEpitaxy(气相磊晶法)GaAsP/GaAs
3.MOVPE：MetalOrganicVaporPhaseEpitaxy(有机金属气相磊晶法)AlGaInP、GaN
4.SH：GaAlAs/GaAsSingleHeterostructure(单异型结构)GaAlAs/GaAs
5.DH：GaAlAs/GaAsDoubleHeterostructure(双异型结构)GaAlAs/GaAs
6.DDH：GaAlAs/GaAlAsDoubleHeterostructure(双异型结构)GaAlAs/GaAlAs
五、 LED芯片组成及发光
LED晶片的组成：主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Si)这几种元素中的 若干种组成.　　LED晶片的分类：
1、按发光亮度分：
A、一般亮度：R、H、G、Y、E等
B、高亮度：VG、VY、SR等
C、超高亮度：UG、UY、UR、UYS、URF、UE等
D、不可见光(红外线)：R、SIR、VIR、HIR
E、红外线接收管：PT
F、光电管：PD
2、按组成元素分：
A、二元晶片(磷、镓)：H、G等
B、三元晶片(磷、镓、砷)：SR、HR、UR等
C、四元晶片(磷、铝、镓、铟)：SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG
3.LED晶片特性表：
LED晶片型号　　发光颜色　　组成元素　　波长(nm)
SBI　　　　　　蓝色　　　　lnGaN/sic　　430
HY　　　　　超亮黄色　　　AlGalnP　　　595
SBK　　　　　较亮蓝色　　　lnGaN/sic　　468
SE　　　　　　高亮桔色　　　GaAsP/GaP　　610
DBK　　　　　较亮蓝色　　　　GaunN/Gan　470
HE　　　　　　超亮桔色　　　　AlGalnP　　　620
SGL　　　　　青绿色　　　　　lnGaN/sic　　　502
UE　　　　　　最亮桔色　　　　AlGalnP　　　620
DGL　　　　　较亮青绿色　　　　LnGaN/GaN　　505
URF　　　　　最亮红色　　　　　AlGalnP　　　　630
DGM　　　　较亮青绿色　　　　　lnGaN　　　　　 523
E　　　　　　　桔色　　　　　　　　GaAsP/GaP　　635
PG　　　　　　　纯绿　　　　　　　　GaP　　　　555
R　　　　　　　　红色　　　　　　　GAaAsP　　655
SG　　　　　　　标准绿　　　　　　　　GaP　　　560
SR　　　　　　较亮红色　　　　　　　GaA/AS　　 660
G　　　　　绿色　　　　　　　　　　　GaP　　　　565
HR　　　　　超亮红色　　　　　　　　GaAlAs　　　　660
VG　　　　　　　较亮绿色　　　　　　　GaP　　　　　　　565
UR　　　　　　　最亮红色　　　　　　GaAlAs　　　660
UG　　　　　　　　最亮绿色　　　　　AIGalnP　　　　　574
H　　　　　　　　　　高红　　　　　　　　GaP　　　　　　　697
Y　　　　　　　　　黄色　　　　　　　　GaAsP/GaP　　　　585
HIR　　　　　　　　红外线　　　　　　 GaAlAs　　　　　　　850
VY　　　　　　　较亮黄色　　　　　　GaAsP/GaP　　　　　　585
SIR　　　　　　红外线　　　　　　　　　　GaAlAs　　　　　　　880
UYS　　　　最亮黄色　　　　　　　　　AlGalnP　　　　　　　　587
VIR　　　　　　红外线　　　　　　　　 GaAlAs　　　　　　　　　940
UY　　　　　　最亮黄色　　　　　　　　AlGalnP　　　　　　　　595
IR　　　　　　　红外线　　　　　　　　　GaAs　　　　　　　　　940